DE102016224932A1 - Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors - Google Patents

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Abstract

Es wird demnach ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird
ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors mit einem Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal durch den Wandler gesendet wird,
ein Echosignal durch den Wandler empfangen, und
aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt.
Der Frequenzverlauf des Anregungspulses unterscheidet sich dabei erfindungsgemäß in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen, wobei der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors, sowie eine Abstandsmessvorrichtung mit mindestens einem Ultraschallsensor, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
  • Stand der Technik
  • Ultraschallbasierte Messsysteme werden eingesetzt um eine Distanz zu einem vor einem Ultraschallsensor befindlichen Objekt zu vermessen. Die eingesetzten Sensoren basieren auf dem Puls/Echo-Verfahren. In diesem Betrieb sendet ein Ultraschallsensor einen Ultraschallpuls aus und misst die durch ein Objekt hervorgerufene Reflexion des Ultraschallpulses (Echo). Der Abstand zwischen Ultraschallsensor und Objekt errechnet sich über die gemessene Echolaufzeit und der Schallgeschwindigkeit. Der Ultraschallsensor fungiert dabei als Senderum Empfänger. Bekannte Anwendungen sind beispielsweise Abstandswarnsysteme, Parklückendetektoren und Einparkhilfen für Kraftfahrzeuge. Üblicherweise kommen in einem derartigen Messsystem mehrere Ultraschallsensoren zum Einsatz.
  • Bei bekannten Abstandsmessvorrichtungen an Fahrzeugen werden im Front- und/oder Heck-Stoßfänger typischerweise je 4 bis 6 Ultraschallsensoren eingesetzt. Um möglichst schnell die Umgebung zu erfassen, ist es hilfreich, wenn alle Ultraschallsensoren am Stoßfänger zeitgleich senden und damit die Information parallel verarbeitet werden kann. Dazu können spezielle Anregungsmuster, sogenannte Codes für das Aussenden für jeden der Ultraschallsensoren gewählt werden, die sich unterscheiden.
  • Die DE 10 2007 029 959 A1 offenbart ein ultraschallbasiertes Messsystem zur Erfassung einer Umgebung. Dabei ist vorgesehen, dass mittels Ultraschallwellen Abstandsmessungen vorgenommen werden können. Um zwei aufeinanderfolgende Pulse unterscheiden zu können, werden diese frequenzmoduliert.
  • DE 10 2013 021 845 A1 offenbart wiederum ein Verfahren zum Messen eines Abstands mittels Ultraschall. Dabei ist vorgesehen, dass einzelne Ultraschallsignale zur Unterscheidbarkeit codiert werden.
  • Die Verarbeitung der Signale im Empfangspfad kann beispielsweise erfolgen, indem die empfangenen Signale durch ein signalangepasstes Filter (sogenanntes „Matched Filter“) gefiltert werden.
  • Üblicherweise werden für die Anregung sogenannte „Ideale Codes“ verwendet. „Ideale Codes“ sind dadurch gekennzeichnet, dass die Codes untereinander orthogonal sind, d.h. dass die Matched Filter der Codes derart wirken, dass sie die Fremdcodes weitestgehend unterdrücken. In der Praxis ist jedoch eine komplette Unterdrückung durch die Matched Filter kaum möglich.
  • Wird nun einem Ultraschallsensor der Abstandsmessvorrichtung ein bestimmter Code zugeordnet, so ist im Falle eines Fremdfahrzeugs, das dieselbe Kodierung verwendet, genau dann die Störung maximal, wenn sich die beteiligten Ultraschallsensoren gegenüber stehen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors anzugeben, bei dem der Einfluss von Störungen, die insbesondere durch Ultraschallsignale anderer Fahrzeuge verursacht werden können, vermindert ist.
  • Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, Signale, die von einem erfindungsgemäß betriebenen Ultraschallsensor ausgesandt werden, zu codieren. Das Codieren erfolgt dabei entweder mittels zufällig gewählter Codes oder mittels zufällig gewählter Codefolgen. Zusätzlich lässt sich bevorzugt ein Aussendezeitpunkt eines Ultraschallsignals stochastisch verjittern. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Störeinflüsse von benachbarten Ultraschallsystemen, wie insbesondere beim Aufeinandertreffen von zwei Fahrzeugen der Fall, weitestgehend vermieden sind. Dabei ist erfindungsgemäß ein Wechsel der Codes nach jedem Messzyklus vorgesehen. Als Messzyklus wird ein kompletter Durchlauf bis zum erneuten Sendebetrieb desselben Sensors bezeichnet.
  • Es wird demnach ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird
    • - ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors mit einem Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal durch den Wandler gesendet wird,
    • - ein Echosignal durch den Wandler empfangen, und
    • - aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt.
  • Der Frequenzverlauf des Anregungspulses unterscheidet sich dabei erfindungsgemäß in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen, wobei der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird.
  • Mit anderen Worten ist demnach gemäß der Erfindung vorgesehen, einen Ultraschallsensor zum Messen einer Distanz mit einem speziellen Code zu betreiben. Jeder Code entspricht einem bestimmten Anregungsmuster, wobei vorgesehen ist, dass nach jeder Anregung für eine zeitlich folgende, erneute Anregung ein anderes Anregungsmuster, also ein anderer Code verwendet wird. Dabei kann nach einer ersten Variante der Erfindung in jedem Messzyklus ein Code aus einer vorgegebenen Gruppe von Codes zufällig ausgewählt werden. Nach einer zweiten Variante ist die Reihenfolge nach der die Codes aus der vorgegebenen Gruppe von Codes ausgewählt werden fest vorgegeben.
  • Bevorzugt werden die ermittelten Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Störung erkannt. Unter einer Störung wird dabei insbesondere eine Fehlmessung verstanden, die durch ein Ultraschallsignal eines fremden Ultraschallsensors, der z.B. Teil eines Abstandsmesssystems eines fremden Fahrzeugs ist, verursacht sein kann.
  • Bevorzugt wird der Aussendezeitpunkt innerhalb eines jeweiligen Messzyklus Aussendezeitpunkt stochastisch verjittert. Das bedeutet dass der Zeitpunkt zu dem der jeweilige Anregungspuls an den Wandler angelegt wird, relativ zu einem Startzeitpunkt des Messzyklus um eine zufällig gewählte Zeitdauer verschoben wird. Diese Zeitdauer ist insbesondere klein im Vergleich zur Gesamtdauer des jeweiligen Messzyklus und kann beispielsweise im Bereich von 1 bis 10 ms liegen, wobei die Gesamtdauer des Messzyklus beispielsweise ca. 40 ms betragen kann. Diese Ausführung ist besonders in der zweiten Variante der Erfindung vorteilhaft, da in der zweiten Variante zwar die Wahrscheinlichkeit der Aufsynchronisation reduziert ist, es jedoch bei der deterministischen Reihenfolge der gewählten Anregungsmuster (Codes) immer noch zu Störungen kommen kann. Dieser Effekt kann durch die stochastische Verjitterung des Aussendezeitpunkts weiter minimiert werden. Auch für die erste Variante ist ein Verjittern vorteilhaft.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn sich die Anregungsmustern (Codes) der Gruppe aus der ausgewählt wird, derart ausgebildet sind, dass sie sich maximal gegenseitig unterdrücken. Dies wird zum Beispiel erreicht, indem es die Codes der Gruppe orthogonal zueinander sind.
  • In einer bevorzugten Ausführung unterscheidet sich die Dauer eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus von der Dauer eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus, wobei der zweite Messzyklus zeitlich auf den ersten Messzyklus folgt. Dabei kann der zweite Messzyklus unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen. Das heißt, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus kein weiteres Signal ausgesendet wird, es kann jedoch eine Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus vorhanden sein, in der keine Anregung erfolgt. Alternativ kann der zweite Messzyklus nicht unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen, sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus eine weitere Anregung erfolgen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Amplitude eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Amplitude eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheiden. Damit wird bewirkt, dass der Schalldruck der jeweiligen ausgesandten Signale unterschiedlich ist. Dabei kann der zweite Messzyklus unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen. Das heißt, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus kein weiteres Signal ausgesendet wird, es kann jedoch eine Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus vorhanden sein, in der keine Anregung erfolgt. Alternativ kann der zweite Messzyklus nicht unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen, sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus eine weitere Anregung erfolgen.
  • Die Anregungspulse sind bevorzugt als frequenzmodulierte Pulse ausgeführt. Als ein frequenzmodulierter Anregungspuls ist im Sinne dieser Erfindung jeder Anregungspuls zu verstehen, dessen Frequenz sich während der Pulsdauer ändert. Dabei können stetige oder/oder unstetige Änderungen der Frequenz vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Pulse mit durchgehend konstanter Anregungsfrequenz verwendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die jeweiligen Anregungspulse, durch einen, insbesondere linearen, Frequenzverlauf, moduliert, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 40 kHz und 60 kHz. Dies bedeutet, dass die Frequenz des jeweiligen Anregungspulses von einer Startfrequenz ausgehend stetig und insbesondere linear ansteigt oder abfällt bis eine Endfrequenz erreicht ist. Eine derartige Anregung wird auch als „Chirp“ bezeichnet. Die Start- und die Endfrequenz werden dabei bevorzugt aus dem Frequenzbereich von 40 kHz bis 60 kHz ausgewählt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die empfangenen Echosignale mittels eines Matched Filters (auch als Optimalfilter oder Korrelationsfilter bezeichnet) gefiltert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das Signal-zu-Rausch Verhältnis verbessert werden indem in bekannter Weise die bekannte Signalform des Anregungspulses bei der Wahl des Filters verwendet wird. Abhängig von dem Filterergebnis wird eine Objektinformation mit höherer Genauigkeit ermittelt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet, dass ein erfasstes Objekt tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt. Damit kann besonders effizient eine Unterdrückung von Störungen durch Ultraschallsignale von Fremdfahrzeugen im Sinne von Fehlmessungen („False Positives“) erreicht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind im Betrieb des Ultraschallsensors mindestens vier Messzyklen vorgesehen, wobei in jedem Messzyklus der Wandler des Ultraschallsensors mit einem Anregungspuls mit einem anderen Anregungsmuster bzw. Frequenzverlauf angesteuert wird, dabei wird in jedem Messzyklus entweder zufällig ein Anregungsmuster aus einer Gruppe von möglichen Anregungsmustern ausgewählt, oder es wird ein Anregungsmuster nach einer vorgegebenen Reihenfolge aus der Gruppe ausgewählt.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Abstandsmessvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, welches mindestens einen Ultraschallsensor umfasst, der gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren betrieben wird.
  • Insbesondere ist eine Abstandsmessvorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren, die gemäß einem wie oben beschrieben ausgeführten Verfahren betrieben werden, wobei die Ultraschallsensoren an einem Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs in einer Reihe angeordnet sind. Dabei werden die Ultraschallsensoren derart betrieben, dass benachbart zueinander angeordnete Ultraschallsensoren zeitlich nicht überlappende Messzyklen aufweisen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine Abstandsmessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren nach einer Ausführung der Erfindung.
    • 2 zeigt vier Diagramme möglicher Frequenzverläufe für Anregungspulse.
    • 3 zeigt eine Tabelle mit einer Abfolge von Messzyklen für verschieden Ultraschallsensoren einer Abstandsmessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren nach einer Ausführung der Erfindung.
  • Ausführungen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt schematisch in Draufsicht ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Frontstoßstange 27, an der Ultraschallsensoren 1 bis 6 in einer Reihe angeordnet sind und einer Heckstoßstange 28 an der Ultraschallsensoren 7 bis 12 in einer Reihe angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 1 bis 12 sind Teil einer Abstandsmessvorrichtung zur Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 20. Weiterhin ist ein mittels der Ultraschallsensoren zu erfassendes Objekt 19 in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 20 dargestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Verkehrshindernis, wie einen Kübel, ein Straßenschild oder eine Laterne sowie auch um ein weiteres Fahrzeug handeln.
  • Jeder der Ultraschallsensoren 1 bis 12 weist einen elektroakustischen Wandler auf, der durch einen frequenzmodulierten Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal 30 durch den Wandler ausgesendet wird. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Ultraschallsensoren am Heck oder an der Front eines Kraftfahrzeugs 20 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können weitere Ultraschallsensoren beispielsweise im Bereich der Seiten, insbesondere der Türen, des Kraftfahrzeugs 20 angeordnet sein.
  • Im Zusammenhang mit dem Ultraschallsensor 3 ist beispielhaft ein Sendekegel eines ausgesendeten Messsignals 30 sowie ein Richtungspfeil 31 dargestellt, der die Senderichtung andeutet. Es ist zu erkennen, dass der Sendekegel das Objekt 19 trifft, so dass das Messsignal 30 teilweise von dem Objekt 19 in Richtung auf den Ultraschallsensor 3 hin in einem zweiten Sendekegel (Echo) 32 reflektiert wird.
  • Der Ultraschallsensor 3 registriert die Reflexion 32 und es wird die insgesamt zwischen Aussenden des Sendepulses und dem Empfangen der Reflexion verstrichene Zeit bestimmt. Aus der verstrichenen Zeit lässt sich bei bekannter Signalgeschwindigkeit, beispielsweise der Schallgeschwindigkeit in Luft von ca. 343 m/s, der Abstand des Objekts 19 von dem Ultraschallsensor 3 berechnen.
  • Für die anderen Ultraschallsensoren gilt dasselbe Messprinzip.
  • Nun kann der Ultraschallsensor 3 nicht nur die von dem Objekt 19 reflektierten Messsignale 32 empfangen sondern auch Ultraschallsignale 33, die von einer anderen Schallquelle 21, beispielsweise einem Fremdfahrzeug ausgehen. Dies kann zu fehlerhaften Messergebnissen führen, oder es werden von dem Abstandsmesssystem Objekte erkannt, obwohl in der Realität kein Objekt vorhanden ist („False Positive“).
  • Um diesen Problemen zu begegnen wird der Ultraschallsensor 3 derart betrieben, dass nacheinander mehrere Messzyklen durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird ein anderer Anregungspuls zur Anregung des elektroakustischen Wandlers verwendet als im vorhergehenden Messzyklus, wobei in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen sich der jeweilige Frequenzverlauf der Anregungspulse unterscheidet. Dabei wird der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt.
  • Insbesondere werden frequenzmodulierte Anregungspulse (Codes) als Anregungsmuster gewählt, die als sogenannte „lineare FM Chirps“ ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Anregungsfrequenz während des Anregungspulses linear von einer Startfrequenz zu einer Zielfrequenz verändert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art der Frequenzmodulation beschränkt, es sind auch andere Anregungsmuster denkbar, wie etwa auf und dann wieder absteigende Frequenzen während eines Anregungspulses. Weiterhin können beispielsweise auch zumindest abschnittsweise konstante Frequenzverläufe verwendet werden. Dem Fachmann sind hierzu vielfältige weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten bekannt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist nun vorgesehen für jeden der Ultraschallsensoren 1 bis 12 die Anregungsmuster (Codes) von Schuss zu Schuss derart zu variieren, dass in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen sich der jeweilige Frequenzverlauf der Anregungspulse unterscheidet, wobei der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird.
  • Beispielhafte Anregungsmuster für die frequenzmodulierten Anregungspulse sind in der Figur in Diagrammen 41-44 aufgezeigt. Dabei ist jeweils die Frequenz gegen die Zeit aufgetragen. Diese Anregungsmuster bilden bevorzugt eine Gruppe, aus der in jedem Messzyklus ein Anregungsmuster als Anregungspuls für den Wandler eines Ultraschallsensors 1 bis 12 ausgewählt wird. Die Auswahl kann dabei entweder per Zufall erfolgen oder nach einer vorbestimmten Reihenfolge. Die Frequenz f0 beträgt in diesem Beispiel 48 kHz, die Pulsdauer T beträgt 1,6 ms.
  • In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Gruppe von möglichen Anregungsmustern folgende Anregungsmuster (Codes) enthält:
    • - ein linearer Chirp 41 von einer Startfrequenz f0 = 48.5 kHz zu einer Endfrequenz von f0 + Δf = 53.5 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600µs) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C11 bezeichnet.
    • - ein linearer Chirp 42 von der Startfrequenz f0 = 48 kHz zur Endfrequenz f0- Δf = 43 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600µs) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C9 bezeichnet.
    • - ein linearer Chirp 43 von der Startfrequenz von 54 kHz zur Endfrequenz von 45 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600µs) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C3 bezeichnet.
    • - ein linearer Chirp 44 von der Startfrequenz von 43.5 kHz zur Endfrequenz von 52.5 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600µs) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C4 bezeichnet.
  • Diese Anregungsmuster können nun bei jedem der Ultraschallsensoren in einer bestimmten oder zufälligen Reihenfolge ausgeführt werden, wobei bei einem Ultraschallsensor sich jeweils zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen bevorzugt in ihrem jeweiligen Anregungsmuster unterscheiden.
  • Bevorzugt kann zusätzlich eine Verjitterung des Anfangszeitpunkts t0 einer Anregung durch einen der Anregungspulse C9, C11, C3 oder C4 erfolgen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung der Anregungsmuster gemäß 2 schematisch und nicht maßstabsgetreu zu verstehen ist.
  • Ein mögliches Beispiel für den zeitlichen Ablauf der Ansteuerung der Ultraschallsensoren 1 bis 12 ist in 3 tabellarisch dargestellt.
  • Die Zeilen der Tabelle beziehen sich dabei auf Zeitintervalle, die für einen Messzyklus zur Verfügung stehen. In einem solchen Zeitintervall erfolgen sowohl die Anregung des elektroakustischen Wandlers als auch das Empfangen reflektierter Ultraschallsignale und die Ermittlung einer Objektinformation. Diese Zeitintervalle können jeweils die gleiche Länge aufweisen, es können aber auch unterschiedliche Längen vorgesehen sein.
  • Die Spalten der Tabelle beziehen sich jeweils auf ein Paar von jeweils an der Front und am Heck angeordneten Ultraschallsensoren 1 und 7, 2 und 8, 3 und 9, 4 und 10, 5 und 11, und 6 und 12, die in diesem Beispiel jeweils gleichzeitig mit dem selben Anregungsmuster angesteuert werden.
  • In diesem Beispiel werden also der Ultraschallsensor 1 und der Ultraschallsensor 7 zu Beginn des Betriebs der Abstandsmessvorrichtung in einem ersten Zeitintervall 1a, entsprechend seinem ersten Messzyklus mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert, der jeweilige elektroakustische Wandler der Ultraschallsensoren 1 und 7 wird also mit einem entsprechenden Anregungspuls beaufschlagt uns sendet jeweils ein entsprechendes Messsignal aus. Zeitgleich werden die Ultraschallsensoren 3 und 9 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich werden die Ultraschallsensoren 5 und 11 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert.
  • Zeitlich an das ersten Zeitintervall anschließend werden in einem zweiten Zeitintervall 1b das Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert
  • In einem zeitlich anschließenden dritten Zeitintervall 2a wird das Ultraschallsensorenpaar 1/7 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 3/9 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 5/11 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert.
  • In einem zeitlich anschließenden vierten Zeitintervall 2b wird das Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert.
  • In einem zeitlich anschließenden fünften Zeitintervall 3a wird das Ultraschallsensorenpaar 1/7 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 3/9 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 5/11 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert.
  • In einem zeitlich anschließenden sechsten Zeitintervall 3b wird das Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert.
  • In einem zeitlich anschließenden siebten Zeitintervall 4a wird das Ultraschallsensorenpaar 1/7 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 3/9 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 5/11 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert.
  • In einem zeitlich anschließenden achten Zeitintervall 4b wird das Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form C11 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert.
  • Betrachtet man einen einzelnen Ultraschallsensor bzw. ein Ultraschallsensorenpaar, so wird aus der Tabelle nach 3 deutlich, dass jeder Ultraschallsensor bzw. jedes Ultraschallsensorenpaar für sich betrachtet von Schuss zu Schuss (also in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen des jeweiligen Sensors bzw. Sensorpaares) sein Anregungsmuster ändert. So wird beispielsweise mit den Ultraschallsensor 1 im ersten Zeitintervall eine Messung durchgeführt. Das erste Zeitintervall entspricht also dem ersten Messzyklus des Ultraschallsensors 1. In diesem ersten Messzyklus wird der elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors 1 mit einem frequenzmodulierten Anregungspuls der die Form C3 aufweist zu mechanischen Schwingungen angeregt. Nach Abschluss des Messzyklus bleibt der Ultraschallsensor 1 passiv, bis im dritten Zeitintervall der zweite Messzyklus des Ultraschallsensors 1 durchgeführt wird. In diesem zweiten Messzyklus wird der elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors 1 mit einem frequenzmodulierten Anregungspuls der die Form C4 aufweist zu mechanischen Schwingungen angeregt. Der dritte Messzyklus des Ultraschallsensors 1 findet im fünften Zeitintervall statt. Der vierte Messzyklus des Ultraschallsensors 1 findet im siebten Zeitintervall statt. In jedem Messzyklus unterscheidet sich damit der Frequenzverlauf des frequenzmodulierten Anregungspulses. Dies gilt auch für alle anderen Ultraschallsensoren 2 bis 6.
  • Ebenfalls wird deutlich, dass benachbart angeordnete Sensoren nicht gleichzeitig betrieben werden.
  • Im Anschluss an das Aussenden von Messsignalen 30 durch einen der Ultraschallsensoren 1 bis 12 kann der jeweilige Ultraschallsensor 1 bis 12 ein reflektiertes Ultraschallsignal 32 empfangen. Durch eine entsprechende Filterung der empfangenen Signale, die insbesondere in Form eines „Matched Filters“ an den Frequenzverlauf des Anregungspulses angepasst ist, können tatsächliche Echosignale von Fremdsignalen 33 unterschieden werden, indem die Fremdsignale durch das Filter unterdrückt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausführung, dass in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen sich der jeweilige Frequenzverlauf der Anregungspulse unterscheidet, wobei der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird, ist sichergestellt, dass auch bei gleichartig ausgebildeten Abstandsmesssystemen an Fremdfahrzeugen nur eine sehr geringe Chance besteht, dass das fremde Signal 33 genau den gleichen Frequenzverlauf aufweist, wie das eigene Messsignal 30.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102013021845 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors (1 - 12), wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden, wobei in jedem Messzyklus - ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors (1 -12) mit einem Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal (32) durch den Wandler gesendet wird, - ein Echosignal (12) durch den Wandler empfangen wird - aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt wird, wobei sich der Frequenzverlauf (41, 42, 43, 44) des Anregungspulses in zwei zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzverlauf (41, 42, 43, 44) eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen werden und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs eine Störung erkannt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungspulse eine Gesamtdauer (T) von 100µs bis 3000µs, insbesondere eine Gesamtdauer (T) von 1600µs, aufweisen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Dauer eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheidet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Amplitude eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheidet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungspuls als frequenzmodulierter Anregungspuls ausgeführt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungspuls, insbesondere durch einen linearen Frequenzverlauf (41, 42, 43, 44), zwischen einer Startfrequenz und einer Endfrequenz moduliert wird, wobei die Startfrequenz und die Endfrequenz aus einem Frequenzbereich zwischen 40 kHz bis 60 kHz gewählt sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Echosignale mittels eines Matched Filters gefiltert werden und abhängig von dem Filterergebnis eine Objektinformation ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet wird, dass ein erfasstes Objekt (19) tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messzyklen durchgeführt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vier oder mehr Messzyklen vorgesehen sind.
  12. Abstandsmessvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (20), umfassend mindestens einen Ultraschallsensor (1 - 12), der gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben wird.
  13. Abstandsmessvorrichtung umfassend eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren (1 - 12), die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben werden, wobei die Ultraschallsensoren (1 - 12) an einem Karosserieteil (27, 28) eines Kraftfahrzeugs (20) in einer Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1 - 12) derart betrieben werden, dass benachbart zueinander angeordnete Ultraschallsensoren (1 -12) zeitlich nicht überlappende Messzyklen aufweisen.
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